離心壓縮機(jī)干氣密封損壞及原因分析

左超

離心壓縮機(jī)干氣密封損壞及原因分析

左超

（蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060）

柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)在停工維修過(guò)程中，機(jī)組干氣密封系統(tǒng)非驅(qū)動(dòng)端和驅(qū)動(dòng)端密封氣泄漏量和壓力先后急劇上升，導(dǎo)致干氣密封損壞。通過(guò)事故現(xiàn)象判斷、密封件及輔助系統(tǒng)的拆解檢查，發(fā)現(xiàn)失效原因是，未經(jīng)處理含有大量液態(tài)物質(zhì)的工藝介質(zhì)直接進(jìn)入密封腔和密封端面，造成端面間氣膜不穩(wěn)定、密封端面接觸磨損嚴(yán)重。為此提出了增加電伴熱系統(tǒng)，防止由于密封氣溫度較低產(chǎn)生凝液現(xiàn)象等方法，保證循環(huán)氫壓縮機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行。

離心式壓縮機(jī)；干氣密封；循環(huán)氫壓縮機(jī)組

柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)K102，由BCL459壓縮機(jī)和NG32/25背壓式汽輪機(jī)組成，其作用是連續(xù)向反應(yīng)器輸送循環(huán)氫，承擔(dān)著保證反應(yīng)順利進(jìn)行及裝置安全生產(chǎn)的任務(wù)。壓縮機(jī)的軸端密封采用干氣密封。

循環(huán)氫壓縮機(jī)裝置按計(jì)劃切斷原料、開(kāi)始停工，系統(tǒng)壓力維持4.3 MPa。熱氫帶油完成后，裝置于15:30開(kāi)始降溫，系統(tǒng)壓力維持在2.4 MPa，機(jī)組K102轉(zhuǎn)速維持在10700 r/min左右。

如圖1所示，干氣密封非驅(qū)動(dòng)端一次密封氣泄漏量和壓力由正常的13.8 Nm3/h、0.016 MPa開(kāi)始上升，泄漏量先緩慢而后突然增大，泄漏氣壓力先緩慢增加而后急劇增加隨后緩慢增加。如圖2所示，干氣密封驅(qū)動(dòng)端一次密封氣泄漏量和壓力，由正常的12.8 Nm3/h、0.028 MPa開(kāi)始上升，泄漏量先緩慢而后突然增大，泄漏氣壓力先緩慢增加而后急劇增加，達(dá)到58 Nm3/h、0.103 MPa。在干氣密封出現(xiàn)大量泄漏后，干氣密封增壓系統(tǒng)也工作異常，干氣密封一級(jí)密封氣和壓縮機(jī)二次平衡管的壓差始終無(wú)法建立。隨后干氣密封增壓泵也出現(xiàn)漏氣故障。

圖1干氣密封非驅(qū)動(dòng)端泄漏趨勢(shì)

1 壓縮機(jī)干氣密封停機(jī)檢查

當(dāng)發(fā)現(xiàn)干氣密封流量報(bào)警后，由于裝置正在停工階段，采取了降低轉(zhuǎn)速方法，等待裝置停工后進(jìn)行詳細(xì)檢查。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)干氣密封拆除后檢查發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)干氣密封安裝槽處有明水（圖3），同時(shí)發(fā)現(xiàn)密封腔內(nèi)殘留大量液態(tài)物質(zhì)，而且工藝氣過(guò)濾器及增壓系統(tǒng)緩沖罐內(nèi)也殘留大量的液態(tài)物質(zhì)。

圖3 干氣密封安裝槽

打開(kāi)干氣密封增加系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，干氣密封一次密封氣入口過(guò)濾器中有液體（圖4（a）），增壓泵出口緩沖罐底部能排出液體（圖4（b）），增壓泵高低壓密封圈全部失效，干氣密封一級(jí)密封氣濾芯打開(kāi)檢查也有水（圖4（c））。

圖4 拆解的增加泵

1.2 返廠(chǎng)檢查

干氣密封返廠(chǎng)拆解后發(fā)現(xiàn)：

（1）一級(jí)密封靜環(huán)端面磨損嚴(yán)重、并附著大量的油污，如圖5（a）所示；一級(jí)密封動(dòng)環(huán)端面磨損嚴(yán)重、并附著大量的油污和雜質(zhì)，動(dòng)壓槽磨損、端面有變色痕跡，如圖5（b）所示；一級(jí)密封彈簧座、動(dòng)環(huán)、軸套、推環(huán)均有不同程度的高溫灼燒痕跡。

圖5 一級(jí)動(dòng)、靜環(huán)磨損情況

（2）二級(jí)密封靜環(huán)端面內(nèi)圈明顯磨損（寬度約15 mm）、且表面附著少量油污和雜質(zhì)，如圖6（a）所示；二級(jí)密封動(dòng)環(huán)端內(nèi)圈明顯磨損、位置與靜環(huán)相同，動(dòng)壓槽磨損、端面附著少量雜質(zhì)，如圖6（b）所示。

圖6 二級(jí)動(dòng)、靜環(huán)磨損情況

（3）拆去靜環(huán)后，大氣側(cè)彈簧座內(nèi)可見(jiàn)大量黑色雜質(zhì)，平衡直徑處有明顯磨痕，如圖7（a）所示；拆去靜環(huán)后，介質(zhì)側(cè)彈簧座內(nèi)有大量雜質(zhì)，平衡直徑處有明顯磨痕，表面有進(jìn)液變色現(xiàn)象，如圖7（b）所示。

圖7 彈簧座磨損情況

2 干氣密封失效原因判斷及分析

根據(jù)以上情況判斷，引起密封失效的根本原因是工藝氣帶液。當(dāng)工藝氣大量帶液后，超過(guò)了密封過(guò)濾器對(duì)液體的處理能力，并導(dǎo)致過(guò)濾器中存在大量液體而失效。未經(jīng)處理含有大量液態(tài)物質(zhì)的工藝介質(zhì)直接進(jìn)入密封腔和密封端面，造成端面間氣膜不穩(wěn)定、密封端面嚴(yán)重磨損。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的密封端面摩擦產(chǎn)生的高溫使軸套和彈簧座等金屬零件表面產(chǎn)生明顯的灼燒痕跡。同時(shí)一級(jí)密封端面摩擦產(chǎn)生的石墨粉末和少量液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入也到二級(jí)密封端面，進(jìn)而造成二級(jí)密封端面磨損。

干氣密封系統(tǒng)密封氣帶液，有可能是由于裝置切斷進(jìn)料后，為沖洗系統(tǒng)的銨鹽高壓系統(tǒng)仍在大量注水，有可能是循環(huán)氫中部分水汽，在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓力升高后出現(xiàn)帶液現(xiàn)象，造成干氣密封的失效。

3 改進(jìn)措施及效果

（1）將整個(gè)干氣密封系統(tǒng)吹掃干凈，更換干氣密封一次密封氣聚結(jié)器濾芯、過(guò)濾器濾芯。

（2）定期對(duì)密封氣過(guò)濾器、聚結(jié)器、增壓系統(tǒng)緩沖罐進(jìn)行排凝操作，防止有積液產(chǎn)生影響密封的使用

（3）檢查壓縮機(jī)系統(tǒng)工藝情況，排查工藝氣帶液的根本原因，徹底消除工藝操作引起密封失效的隱患。

（4）增加電伴熱系統(tǒng)，對(duì)一次密封氣的溫度進(jìn)行適當(dāng)控制，防止由于密封氣溫度較低產(chǎn)生凝液現(xiàn)象。

（5）選擇體積更大的干氣密封聚結(jié)器，提高脫液效果。

4 小結(jié)

干氣密封系統(tǒng)需要干凈、干燥的密封氣體，在操作過(guò)程中，一定要注意檢查一次密封氣的溫度及各集液罐的凝液情況，如果出現(xiàn)凝液現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)排液并查找原因及時(shí)處理，才能保證壓縮機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

Damage and Cause Analysis of Dry Gas Seal in Centrifugal Compressor

ZUO Chao

( Lanzhou Petrochemical Industries Co, Lanzhou 730060, China )

During the process of shutdown and maintenance of the recycle hydrogen compressor of the diesel hydrogenation unit, the leakage and pressure of the sealing gas of the dry drive system and the drive end of the unit dry gas seal has increased sharply, leading to the damage of dry gas seal. Judging by accident phenomenon, sealing and auxiliary system's dismantling and checking, it is found that the failure reason is that untreated medium containing large amounts of liquid substances directly enter the sealing cavity and sealing face, resulting in instability of gas film between end faces and serious wear and tear of seal faces. For this reason, an electric heat tracing system is put forward to prevent the phenomenon of condensate caused by low sealing gas temperature, so as to ensure the cycle operation of the cycle hydrogen compressor.

centrifugal compressor；dry gas seal；cycle hydrogen compressor

TB42

B

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.03.020

1006－0316 (2018) 03－0078－03

2017－07－07

左超（1977－），男，甘肅西峰人，本科，工程師，主要從事煉油廠(chǎng)設(shè)備管理工作。